DE102012201185A1 - Method for operating at least two data processing units with high availability, in particular in a vehicle, and device for operating a machine - Google Patents
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Abstract
Erläutert wird ein Verfahren zum Betreiben mindestens zweier Datenverarbeitungseinheiten (VCC1, VCC2) mit hoher Verfügbarkeit, insbesondere in einem Fahrzeug. Eine erste Datenverarbeitungseinheit (VCC1) und eine zweite Datenverarbeitungseinheit (VCC2) können jeweils zu mindestens 60 Prozent oder zu mindestens 90 Prozent die gleiche Funktion erbringen. Die zweite Datenverarbeitungseinheit (VCC2) entfernt automatisch mindestens einen Vermerk (120, 122) für einen auszuführenden Prozess aus einer Speichereinheit oder versetzt sich automatisch in einen Ruhezustand.A method for operating at least two high-availability data processing units (VCC1, VCC2), in particular in a vehicle, is explained. A first data processing unit (VCC1) and a second data processing unit (VCC2) can each perform at least 60 percent or at least 90 percent of the same function. The second data processing unit (VCC2) automatically removes at least one memo (120, 122) for a process to be executed from a memory unit or automatically switches to an idle state.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben mindestens zweier Datenverarbeitungs-Einheiten, kurz DV Einheiten, mit hoher Verfügbarkeit, insbesondere in einem Fahrzeug. Eine erste DV Einheit und eine zweite DV Einheit können jeweils mindestens eine gleiche Funktion oder mindestens 10 Prozent die gleichen Funktionen erbringen. Typischerweise erbringen die DV Einheiten jeweils zu mindestens 60 Prozent oder zu mindestens 90 Prozent die gleichen Funktionen erbringen, bezogen auf bspw. den Maschinencode der ersten DV Einheit. Beide Einheiten führen bspw. die gleichen Schritte aus. Im Fehlerfall erfolgt bspw. ein Abschalten der automatischen Steuerung der Maschine, z.B. eines Autos, mit Übergang zur manuellen Steuerung oder ein Umschalten auf Rückzugsverfahren bei denen bspw. nur noch eine der beiden DV Einheiten arbeitet. Außerdem betrifft die Erfindung eine zugehörige Vorrichtung zum Betreiben einer Maschine. The invention relates to a method for operating at least two data processing units, in short DV units, with high availability, in particular in a vehicle. A first DV unit and a second DV unit can each perform at least one equal function or at least 10 percent of the same functions. Typically, the DV units provide at least 60 percent or at least 90 percent perform the same functions, based on, for example, the machine code of the first DV unit. Both units carry out, for example, the same steps. In the event of an error, for example, a shutdown of the automatic control of the machine, e.g. a car, with transition to manual control or switching to retreat procedures in which, for example, only one of the two DV units works. Moreover, the invention relates to an associated apparatus for operating a machine.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, das trotz des Vorliegens einer hohen Redundanz, d.h. Verfügbarkeit, energieeffizient arbeitet. Außerdem soll eine entsprechende Vorrichtung angegeben werden. It is an object of the invention to provide a method which, despite the presence of high redundancy, i. Availability, energy efficient. In addition, a corresponding device should be specified.
Die auf das Verfahren bezogene Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. The object related to the method is achieved by a method having the method steps specified in
Bei dem Verfahren kann die zweite Datenverarbeitungseinheit automatisch mindestens einen Vermerk für einen auszuführenden Prozess aus einer Speichereinheit entfernen oder sich automatisch in einen Ruhezustand versetzen. In the method, the second data processing unit can automatically remove at least one note for a process to be executed from a memory unit or automatically put into a sleep state.
Damit wird die Entscheidung über das Abschalten der Redundanz intern in der zweiten Datenverarbeitungseinheit, kurz Einheit, getroffen. Die zweite Einheit ist der ersten Einheit in diesem Fall bezüglich der Redundanz nachrangig. Ist die Entscheidung über das Abschalten der Redundanz falsch, so wird dies durch das Gesamtkonzept der Redundanz bzw. Fehlertoleranz abgefangen, wonach ein Fehler in einer der beiden Einheiten auftreten kann. Thus, the decision to switch off the redundancy is made internally in the second data processing unit, in short unit. The second unit is subordinate to the first unit in this case in terms of redundancy. If the decision to switch off the redundancy is incorrect, this is intercepted by the overall concept of redundancy or fault tolerance, according to which an error can occur in one of the two units.
Insbesondere wird das Abschalten der Redundanz also nicht von außen veranlasst, z.B. durch die erste Einheit. Wäre in diesem Fall die Entscheidung über das Abschalten falsch, so würde sich die Fehlentscheidung über die erste Einheit hinaus auch auf die die zweite DV Einheit fortpflanzen, was einem Grundkonzept der Fehlertoleranz widerspricht. In particular, the switching off of the redundancy is therefore not initiated externally, e.g. through the first unit. If, in this case, the decision to switch off would be incorrect, then the wrong decision beyond the first unit would also propagate to the second DV unit, which contradicts a basic concept of fault tolerance.
Auch in der ersten DV Einheit kann automatisch mindestens ein Vermerk für einen auszuführenden Prozess durch die erste DV Einheit aus einer Speichereinheit entfernt werden oder die erste DV Einheit kann sich automatisch in einen Ruhezustand versetzen, wobei dann die erste DV Einheit bezüglich der Redundanz nachrangig wäre, z.B. Slave-Einheit in einer Master/Slave Beziehung der beiden DV Einheiten. Also in the first DV unit, at least one note for a process to be performed may be automatically removed from a memory unit by the first DV unit or the first DV unit may automatically go to sleep mode, in which case the first DV unit would be subordinate in terms of redundancy, eg Slave unit in a master / slave relationship of the two DV units.
In beiden Einheiten kann der gleiche Maschinencode gespeichert sein, womit sich eine Redundanz von 100 Prozent ergibt. In both units, the same machine code can be stored, which results in a redundancy of 100 percent.
Bei dem Verfahren werden somit nicht beide Einheiten abgeschaltet, sondern nur die eine der beiden Einheiten. Das Abschalten erfolgt vorzugsweise auch nicht auf Grund eines Fehlers der zweiten Einheit, da diese noch voll funktionsfähig ist, sondern aus anderen Gründen. Ein solcher Grund ist bspw. die Verringerung des Stromverbrauchs. Ein kleiner Stromverbrauch ist für ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug mit Elektromotor und Verbrennungsmotor in der Antriebseinheit besonders wichtig, um die Reichweite des elektromotorischen Antriebs zu Erhöhen. Aber auch bei einem Fahrzeug, das nur einen Verbrennungsmotor in der Antriebseinheit enthält, kann eine Verringerung des Stromverbrauchs zu einer Verringerung des Treibstoffverbrauchs führen. Das Abschalten erfolgt bspw. durch Abschalten der Stromversorgung der Einheit oder durch Trennen der Einheit von ihrer Stromversorgung. alternaiv können auch die Prozessoren der Einheit abgeschaltet werden. In the method thus not both units are switched off, but only one of the two units. The shutdown is preferably not due to a fault of the second unit, as this is still fully functional, but for other reasons. One such reason is, for example, the reduction of power consumption. A small power consumption is particularly important for an electric vehicle or a hybrid vehicle with electric motor and internal combustion engine in the drive unit to increase the range of the electric motor drive. But even with a vehicle that contains only one internal combustion engine in the drive unit, a reduction in power consumption can lead to a reduction in fuel consumption. The shutdown takes place, for example, by switching off the power to the unit or by disconnecting the unit from its power supply. Alternatively, the processors of the unit can be switched off.
Ebenso verhält es sich mit dem Entfernen des Vermerks für den auszuführenden Prozess. Der Vermerk wird entfernt, obwohl der Prozess fehlerfrei ausgeführt werden könnte. Das Entfernen des Vermerks führt dazu, dass der Prozess nur noch von der ersten Einheit ausgeführt wird. Die zweite Einheit führt den Prozess nicht mehr aus, was die benötigte Rechenleistung verringert. Werden auf diese Art eine Vielzahl von Prozessen nicht ausgeführt, z.B. mehr als 10 oder sogar mehr als 100, so kann die benötigte Rechenleistung erheblich reduziert werden, was sich auf den benötigen Stromverbrauch eines Prozessors der zweiten Einheit auswirkt. Eine Prozessüberwachung der zweiten Einheit kann nach dem Entfernen der Vermerke für eine ausreichende Anzahl von Prozessen sogar zu dem Ergebnis kommen, dass der Prozessor der zweiten Einheit bzw. die zweite Einheit ganz ausgeschaltet werden kann oder in einen Ruhezustand versetzt werden kann. Alternativ kann es mehrere Ruhezustände geben mit jeweils im Vergleich zum vorhergehenden Ruhezustand verringertem Energieverbrauch. The same applies to removing the note for the process to be performed. The note is removed, although the process could be completed without error. Removing the note causes the process to run only from the first unit. The second unit no longer executes the process, which reduces the required computing power. If a plurality of processes are not carried out in this way, e.g. more than 10 or even more than 100, the required computing power can be significantly reduced, which has an effect on the power consumption of a processor of the second unit. A process monitoring of the second unit, after removing the endorsements for a sufficient number of processes, may even lead to the result that the processor of the second unit or the second unit can be completely switched off or put into an idle state. Alternatively, there may be several quiescent states, each with reduced energy consumption compared to the previous quiescent state.
Der Energieverbrauch eines Prozessors kann im Bereich von 15 bis 50 Watt liegen. Wird bspw. ein Prozessor für insgesamt eine Stunde abgeschaltet, so werden 50 Wattstunden eingespart. Damit wird die vorhandene Energie effizient genutzt. The power consumption of a processor can range from 15 to 50 watts. If, for example, a processor is switched off for a total of one hour, then 50 watt-hours are saved. This uses the available energy efficiently.
Das Entfernen der Vermerke erfolgt bspw. durch Verändern des Datenwertes einer Speicherzelle, bspw. eines Datums, das angibt, ob der betreffende Prozess ausgeführt werden soll oder nicht. The removal of the notes takes place, for example, by changing the data value of a memory cell, for example a date which indicates whether the relevant process should be executed or not.
Das Entfernen der Vermerke oder das Versetzen in den Ruhebetriebszustand kann abhängig vom Betriebszustand einer Maschine erfolgen, für deren Betrieb die DV Einheiten verwendet werden, insbesondere einer Transportmaschine. The removal of the notes or the putting into the idle operating state can take place depending on the operating state of a machine, for whose operation the DV units are used, in particular a transport machine.
Die Transportmaschine kann ein Fahrzeug sein, z.B. ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein Fahrzeug, das nur durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Es kommen Fahrzeuge jeder Größe in Frage, d.h. Nutzfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen, Busse, Personenkraftfahrzeuge, Motorräder, Fahrräder usw. Die Transportmaschine kann aber auch ein Flugzeug, Boot oder Schiff sein. The transport machine may be a vehicle, e.g. an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a vehicle powered only by an internal combustion engine. There are vehicles of any size in question, i. Commercial vehicles, especially trucks, buses, passenger cars, motorcycles, bicycles, etc. The transport machine may also be an aircraft, boat or ship.
Der Betriebszustand kann mit Hilfe mindestens einer Sensoreinheit auf einfache Art erfasst werden, insbesondere mit einem Bewegungssensor, einem Geschwindigkeitssensor oder einem Drehzahlsensor. Die Sensoreinheit arbeitet bspw. mechanisch und/ oder elektronisch. The operating state can be detected in a simple manner with the aid of at least one sensor unit, in particular with a motion sensor, a speed sensor or a speed sensor. The sensor unit operates, for example, mechanically and / or electronically.
Der Betriebszustand kann der Zustand "Halten", "Laden eines Akkus", der Zustand "Fahren" oder ein anderer Betriebszustand sein. Der Zustand "Fahren" kann insbesondere in mindestens zwei Unterzustände eingeteilt werden, z. B. in die Zustände Fahren mit kleiner Geschwindigkeit, Fahren mit mittlerer Geschwindigkeit und Fahren mit hoher Geschwindigkeit. Die obere Grenze für die kleine Geschwindigkeit liegt bspw. im Bereich von 3 km/h (Kilometer pro Stunde) bis 10 km/h. Die untere Grenze für die große Geschwindigkeit liegt bspw. im Bereich von 50 km/h bis 80 km/h oder sogar bis 100 km/h. The operating state may be the state "hold", "charge a battery", the state "drive" or another operating state. The state "driving" can in particular be divided into at least two substates, eg. In the low speed driving, medium speed driving and high speed driving states. The upper limit for the low speed is, for example, in the range of 3 km / h (kilometers per hour) to 10 km / h. The lower limit for the high speed is, for example, in the range of 50 km / h to 80 km / h or even up to 100 km / h.
Die Sicherheitsanforderungen bspw. an den Schutz von Insassen oder Personen und damit an die Zuverlässigkeit von technischen Systemen unterscheiden sich innerhalb dieser Bereiche erheblich voneinander. Die jeweils geforderte Zuverlässigkeit von elektronischen Einrichtungen kann durch Verwendung dieser Bereiche auf einfache Art auch beim Abschalten von Redundanz berücksichtigt werden. The safety requirements, for example, on the protection of occupants or persons and thus on the reliability of technical systems differ considerably within these areas. The respective required reliability of electronic devices can be taken into account by using these areas in a simple way even when switching off redundancy.
Die Datenverarbeitungseinheiten können an einem Datenübertragungsnetz mit einem Datenübertragungsprotokoll betrieben werden, das das Einschalten von Prozessoren oder Netzeinheiten/ Übertragungseinheiten ermöglicht, insbesondere an einem Ethernet. The data processing units can be operated on a data transmission network with a data transmission protocol that enables the switching on of processors or network units / transmission units, in particular on an Ethernet.
Bei einem Ethernet gibt es bspw. die Möglichkeit eines "Wake on LAN" (Local Area Network), womit die zweite Einheit nach dem Abschalten wieder auf einfache Art eingeschaltet werden kann. Nach dem Einschalten der zweiten Einheit startet bspw. automatisch ein Bootvorgang, zum Laden einer BIOS (Basic Input Operation System) aus einem Festwertspeicher in einen schnellen Arbeitsspeicher gefolgt vom Laden zentraler Teile eines Betriebssystems in den schnellen Arbeitsspeicher oder in einen anderen schnellen Arbeitsspeicher. In the case of an Ethernet, for example, there is the option of a "Wake on LAN" (Local Area Network), with which the second unit can be switched on again in a simple manner after switching off. For example, after turning on the second unit, booting automatically starts, loading a basic input operation system (BIOS) from read-only memory into fast memory followed by loading central portions of an operating system into fast memory or other fast memory.
Alternativ kann jedoch auf andere Art und Weise als über das Datenübertragungsnetz bzw. die Datenübertragungsnetze auch eine Stromversorgung schaltungstechnisch wieder eingeschaltet bzw. zugeschaltet werden, bspw. über ein Relais oder über einen Transistor. Alternatively, however, in another way than via the data transmission network or the data transmission networks, a power supply circuit can be switched on or switched on again, for example via a relay or via a transistor.
Das Einschalten kann abhängig von einem erfassten Betriebszustand der Maschine erfolgen, bspw. einem Geschwindigkeitswechsel einer Transportmaschine, insbesondere für den Personentransport, einschließlich eines Fahrers. The switching on can take place as a function of a detected operating state of the machine, for example a speed change of a transport machine, in particular for passenger transport, including a driver.
Das Einschalten kann im Gegensatz zum Ausschalten von außen gesteuert werden, d.h. von einer anderen Einheit als die zweite Einheit, weil eine Fehlentscheidung beim Einschalten, dazu führt, dass die Redundanz erhöht wird durch Einschalten der zweiten Einheit. Die zweite Einheit würde sich dann bspw. wieder abschalten. The turn-on can be controlled from the outside as opposed to the turn-off, i. from a unit other than the second unit, because a miss on power-up causes the redundancy to be increased by turning on the second unit. The second unit would then, for example, turn off again.
Der entfernte Vermerk kann automatisch wieder durch die zweite Datenverarbeitungseinheit eingetragen werden, bspw. abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Maschine. Dies kann durch die zweite DV Einheit erfolgen, wenn die zweite DV Einheit noch nicht ganz abgeschaltet worden ist oder nach einem Abschalten und anschließenden Einschalten der zweiten DV Einheit. In beiden Fällen wurden die entfernten Vermerke bspw. zwischenzeitlich an einer anderen Stelle gespeichert, um das erneute Eintragen zu erleichtern. The removed comment can be automatically entered again by the second data processing unit, for example, depending on the current operating state of the machine. This can be done by the second DV unit, if the second DV unit has not yet been completely switched off or after switching off and then switching on the second DV unit. In both cases, the removed notes, for example, have been temporarily stored elsewhere to facilitate re-entry.
Der Ruhezustand kann ein Zustand sein, in dem die Stromversorgung der zweiten Datenverarbeitungseinheit abgeschaltet ist oder in dem die zweite Datenverarbeitungseinheit von ihrer Stromversorgung getrennt wird. Beim Einschalten bootet die zweite DV Einheit dann erneut, was jedoch innerhalb von bspw. kleiner 50 ms (Millisekunden) oder innerhalb einer Zeit kleiner als 100 ms erfolgen kann. The idle state may be a state in which the power supply of the second data processing unit is turned off or in which the second data processing unit is disconnected from its power supply. When switching on the second DV unit then reboots, but this can be done within, for example, less than 50 ms (milliseconds) or within a time less than 100 ms.
Der Ruhezustand kann durch die erste Datenverarbeitungseinheit beendet werden, insbesondere durch Veranlassen des Einschaltens einer Stromversorgung der zweiten Datenverarbeitungseinheit oder durch Veranlassen des Verbindens der Stromversorgung der zweiten DV Einheit mit der zweiten DV Einheit, z.B. einer zentralen Stromversorgung. The idle state may be terminated by the first data processing unit, in particular by causing the turning on of a power supply of the second data processing unit or by causing the power supply of the second DV unit to be connected to the second DV unit, e.g. a central power supply.
Die Stromversorgung erfolgt bspw. unter Verwendung eines eigenen Schaltnetzteils und/ oder einer Schaltung zur Spannungsstabilisierung. The power supply takes place, for example, using a separate switching power supply and / or a circuit for voltage stabilization.
Jede Datenverarbeitungseinheit kann jeweils mindestens zwei Prozessoren enthalten. Diese Prozessoren können ebenfalls Bestandteile von separaten Unter-Datenverarbeitungseinheiten sein, kurz Unter-Einheiten. Die beiden Prozessoren können die gleichen Funktionen erbringen, um eine Redundanz innerhalb der ersten Einheit bzw. der zweiten Einheit zu erzeugen. Ziel ist es eine hohe Fehlerselbsterkennung pro DV Einheit zu erreichen. Bspw. stimmt der Maschinencode in einem Speicher der Unter-Einheiten zu 100 Prozent überein, zu mindestens 90 Prozent oder zu mindestens 60 Prozent. Die Prozessoren der Unter-Einheiten einer Datenverarbeitungseinheit prüfen ihre Bearbeitungsergebnisse bspw. gegenseitig. Nur bei Übereinstimmung der Ergebnisse werden die zu diesen Ergebnissen gehörenden Daten in einer anderen DV Einheit weiterbearbeitet. Each data processing unit may each contain at least two processors. These processors can also be part of separate sub-processing units, in short subunits. The two processors can perform the same functions to create redundancy within the first unit and the second unit, respectively. The goal is to achieve a high error self-detection per DV unit. For example. The machine code in a subunit memory is 100 percent consistent, at least 90 percent, or at least 60 percent. The processors of the sub-units of a data processing unit check their processing results, for example, mutually. Only if the results match, the data belonging to these results will be processed in another DV unit.
Damit gibt es insgesamt mindestens vier redundante Prozessoren, was für Steuerfunktionen mit Bezug zu der Sicherheit von Personen derzeit als ausreichend angesehen wird. Aus Rechenkapazitätsgründen können weitere Prozessoren in den Datenverarbeitungseinheiten vorgesehen sein. This results in a total of at least four redundant processors, which is currently considered sufficient for control functions related to the safety of persons. For reasons of computing capacity, additional processors can be provided in the data processing units.
Die beiden Datenverarbeitungseinheiten können jeweils an zwei gleich aufgebaute Datenübertragungsverbindungen oder Datenverarbeitungsnetzen angeschlossen sein. Damit kann auch bei der Datenübertragung eine hohe Verfügbarkeit und eine hohe Sicherheit gegen Überragungsfehler gewährleistet werden. The two data processing units can each be connected to two identically structured data transmission connections or data processing networks. This can also be ensured in the data transmission high availability and high security against Überragungsfehler.
Bspw. können die Daten über zwei verschiedene Wege übertragen werden, bspw. über zwei Bussysteme oder über zwei Netzebenen, vorzugsweise entlang verschiedener Übertragungsrichtungen, bspw. in einer Ringtopologie. For example. The data can be transmitted via two different paths, for example via two bus systems or over two network levels, preferably along different transmission directions, for example in a ring topology.
Die Datenübertragung kann drahtgebunden, fasergebunden oder drahtlos erfolgen. Die Datenübertragung kann synchron oder asynchron erfolgen. Insbesondere werden Nachrichten bei der Datenübertragung verwendet, die in Datenübertragungsprotokollen vorgesehen sind, z.B. Ethernet-Protokoll gemäß
Aber auch die in der Automobilindustrie gebräuchlichen Bussystem werden verwendet, z.B.:
- – doppelt ausgeführter CAN-Bus (Controller Area Network),
- – TTP (Time Triggered Protocol),
- – TTE (Time Triggered Ethernet),
- – PROFINET (PROcess FIeld NETwork) ggf. mit IRT (Isochronous Real Time), oder
- – FlexRay-Bus.
- - double executed CAN bus (Controller Area Network),
- TTP (Time Triggered Protocol),
- TTE (Time Triggered Ethernet),
- - PROFINET (PROcess FIeld NETwork), if necessary with IRT (Isochronous Real Time), or
- - FlexRay bus.
Weiterhin werden proprietäre Protokolle eingesetzt. Furthermore, proprietary protocols are used.
Die beiden Datenverarbeitungseinheiten können mindestens eine Kernfunktion zur Steuerung oder Regelung der Maschine erbringen. Kernfunktionen sind bspw.:
- – Vorgabe von Lenkwinkeln,
- – Vorgabe von Bremsbefehlen,
- – automatische Abstandskontrolle,
- – Regelung eines elektrischen Antriebsmotors, bspw. unter Verwendung einer feldorientierten Regelung.
- - specification of steering angles,
- - specification of brake commands,
- - automatic distance control,
- - Control of an electric drive motor, eg. Using a field-oriented control.
Die Kernfunktionen können an zentraler Stelle in der Maschine bzw. in dem Fahrzeug erbracht werden. Aber auch eine verteilte Ausführung der Kernfunktionen ist möglich, bzw. eine Ausführung an anderer Stelle. The core functions can be provided centrally in the machine or in the vehicle. But even a distributed execution of the core functions is possible, or a version elsewhere.
Die beiden Datenverarbeitungseinheiten können alternativ Funktionen in mindestens einem peripheren Teilsystem der Maschine erbringen. Periphere Teilsysteme sind bspw. Aktuatoren, z.B.:
- – Umsetzung eines Lenkwinkeldatums in eine Lenkbewegung, wobei eine Lenkung automatisch betätigt wird,
- – automatisches Betätigen einer Bremse,
- – automatische Ansteuerung eines Verbrennungsmotors, bspw. Betätigen eines Ventils oder einer Drosselklappe,
- – automatische Ansteuerung eines Elektromotors für den Antrieb.
- Conversion of a steering angle datum into a steering movement, whereby a steering is automatically actuated,
- - automatic operation of a brake,
- Automatic control of an internal combustion engine, for example actuation of a valve or a throttle valve,
- - Automatic control of an electric motor for the drive.
Die auf die Vorrichtung bezogene Aufgabe wird durch die im Folgenden erläuterte Vorrichtung gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. The object related to the device is solved by the device explained below. Further developments are specified in the subclaims.
Die Vorrichtung zum Betreiben einer Maschine enthält:
- – eine erste Datenverarbeitungseinheit, und
- – eine zweite Datenverarbeitungseinheit, wobei die erste Datenverarbeitungseinheit und die zweite Datenverarbeitungseinheit jeweils mindestens eine gleiche Funktion erbringen bzw.
mindestens 10 Prozent gleiche Funktionen. Typischerweise werden zu mindestens 60 Prozent oder zu mindestens 90 Prozent oder sogar zu 100 Prozent die gleichen Funktionen erbracht, sowie - – eine erste Steuereinheit in der zweiten Datenverarbeitungseinheit, wobei die erste Steuereinheit mindestens einen Vermerk für einen auszuführenden Prozess aus einer Speichereinheit entfernt oder die zweite Datenverarbeitungseinheit automatisch in einen Ruhezustand versetzt.
- A first data processing unit, and
- - A second data processing unit, wherein the first data processing unit and the second data processing unit each perform at least one same function or at least 10 percent of the same functions. Typically, at least 60 percent or at least 90 percent or even 100 percent perform the same functions, as well
- A first control unit in the second data processing unit, the first one Control unit removes at least one note for a process to be executed from a storage unit or automatically put the second data processing unit in an idle state.
Es gelten die oben für das Verfahren genannten technischen Wirkungen. Durch Abschalten von Redundanz kann wiederum Energie effizient genutzt werden. Auch die erste Einheit kann eine entsprechende Steuereinheit zum Abschalten von Redundanz enthalten. The technical effects mentioned above for the method apply. By switching off redundancy, energy can be used efficiently. Also, the first unit may include a corresponding control unit for switching off redundancy.
Die Vorrichtung kann eine erste Speichereinheit in der ersten Datenverarbeitungseinheit enthalten, wobei in der Speichereinheit vermerkt ist, dass die erste Datenverarbeitungseinheit bezüglich des Erbringens der Funktionen oder bezüglich der Redundanz Vorrang vor der zweiten Datenverarbeitungseinheit hat. The device may include a first memory unit in the first data processing unit, wherein it is noted in the memory unit that the first data processing unit takes precedence over the second data processing unit with regard to the provision of the functions or with respect to the redundancy.
Auch in der zweiten Einheit kann es eine Speichereinheit geben, in der dann vermerkt ist, dass die zweite DV Einheit nachrangig zur ersten Einheit ist. Somit lässt sich hier das Master/Slave-Prinzip nutzen. Also in the second unit there may be a memory unit in which it is then noted that the second DV unit is subordinate to the first unit. Thus, the master / slave principle can be used here.
Die Vorrichtung kann die folgenden technischen Einrichtungen enthalten:
- – erste Datenübertragungsverbindung, kurz DÜ Verbindung, oder erstes Datenverarbeitungsnetz, und
- – zweite Datenübertragungsverbindung oder zweites Datenübertragungsnetz.
- - First data transmission connection, short DÜ connection, or first data processing network, and
- - Second data transmission connection or second data transmission network.
Die erste Datenverarbeitungseinheit und die zweite Datenverarbeitungseinheit können an der ersten DÜ Verbindung und an der zweiten DÜ Verbindung angeschlossen sein, wobei mindestens 60 Prozent der zu übertragenden Daten oder mindestens 90 Prozent der zu übertragenden Daten oder sogar alle zu übertragenden Daten über beide Datenübertragungsverbindungen oder über beide Datenübertragungsnetze übertragen werden. The first data processing unit and the second data processing unit may be connected to the first DÜ connection and to the second DÜ connection, wherein at least 60 percent of the data to be transmitted or at least 90 percent of the data to be transmitted or even all data to be transmitted over both data transmission links or both Data transmission networks are transmitted.
Somit ist auch die Datenübertragung redundant und damit hoch verfügbar. Es werden insbesondere Datenübertragungsprotokolle gemäß der oben genannten Standards oder de-facto Standards verwendet, insbesondere auch proprietäre Protokolle. Thus, the data transmission is redundant and thus highly available. In particular, data transmission protocols according to the abovementioned standards or de facto standards are used, in particular also proprietary protocols.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff "kann" verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung. The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments. If the term "can" is used in this application, it is both the technical possibility and the actual technical implementation.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen: In the following, embodiments of the invention will be explained with reference to the accompanying drawings. Show:
Erläutert wird eine Redundanzabschaltung im Standby von Fahrzeugen. Alternativ kann die Redundanzabschaltung auch in einem Flugzeug oder in einer anderen Maschine ausgeführt werden. A redundancy switch-off in the standby mode of vehicles is explained. Alternatively, the redundancy shutdown can also be performed in an aircraft or in another machine.
Wenn sicherheitskritische Komponenten in Fahrzeugen, wie z.B. Lenkung oder Bremsen, nicht mehr mechanisch bzw. hydraulisch angesteuert werden, d.h. die Ansteuerung wird bspw. elektrisch ausgeführt, muss es einen redundanten Weg geben, der im Fehlerfall, z.B. in einer CPU (Central Processing Unit), Stromleitung, Kommunikationsleitung, RAM (Random Access Memory), Rechenverfahren/ Funktion etc., die Ansteuerung übernehmen kann. Soll diese Rückfallebene ebenfalls keine mechanische Rückfallebene sein, muss die elektrische Ansteuerung selbst redundant ausgelegt sein. Das heißt, dass die elektrischen Leitungen doppelt ausgeführt und auch die Berechnungen für die Regelfunktionen oder Steuerfunktionen doppelt und auf mehreren Rechenkernen ausgeführt werden, um zufällige Fehler in den Kernen selbst zu entdecken. When safety-critical components in vehicles, e.g. Steering or braking, no longer be controlled mechanically or hydraulically, i. the control is, for example, carried out electrically, there must be a redundant path which, in the event of an error, e.g. in a CPU (Central Processing Unit), power line, communication line, random access memory (RAM), calculation method / function, etc., which can take control. Should this fallback level also not be a mechanical fallback level, the electrical control itself must be redundant. This means that the electrical lines are duplicated and also the calculations for the control functions or control functions are performed twice and on several cores in order to detect random errors in the cores themselves.
Im Falle einer Duo-Duplex Struktur bedeutet das, dass neben mehrkanaligen Leitungen vier Prozessorkerne verwendet werden. Daher ist hier ein hoher Energiebedarf notwendig, d.h. bis zu dem Vierfachen gegenüber dem Energieverbrauch ohne redundante Ansteuerung. Die Redundanz wird aber nicht in allen Situationen benötigt. Komplett können die Systeme im Fahrzeug allerdings nicht abgeschaltet werden. Bspw. müssen beim Abstellen des Fahrzeugs Systeme aktiv sein. Sicherheitskritisch ist das allerdings nicht. Vielmehr kommt es hier im Standby darauf an, dass möglichst wenig Energie verbraucht wird, damit das Fahrzeug auch über einen längeren Zeitraum nicht betätigt werden muss (z.B. beim Parken). Gleiches gilt für Triplex-Strukturen. In the case of a duo-duplex structure, this means that in addition to multi-channel lines, four processor cores are used. Therefore, a high energy requirement is required here, ie up to four times the energy consumption without redundant control. The redundancy is not needed in all situations. However, the systems in the vehicle can not be switched off completely. For example. must be active when parking the vehicle systems. However, this is not safety-critical. Rather, it comes here in standby to ensure that as little energy is consumed, so that the vehicle over a longer Period does not have to be operated (eg when parking). The same applies to triplex structures.
Bisher wird im Fahrzeugbereich serienmäßig noch keine rein elektrische Ansteuerung sicherheitskritischer Systeme in einer Zentralarchitektur verwendet. X-by-wire Lösungen können bspw. nur für einzelne Teilsystem aufgebaut sein. Dabei kann beim Parken dann das gesamte Teilsystem abgeschaltet werden. Up to now, in the field of vehicles no purely electrical control of safety-critical systems in a central architecture has been used as standard. X-by-wire solutions can, for example, only be designed for individual subsystems. The entire subsystem can then be switched off while parking.
In einer zentralen E-/E-Architektur (Elektrisch/Elektronische-Architektur) eines Fahrzeugs werden die Komponenten so ausgelegt, dass sie fähig sind, in einer Duo-Duplex- oder Triplex-Architektur zu funktionieren. Aufgeweckt werden können sie aber durch einen nicht redundanten Weckruf. Im Standby werden nur die notwendigen Funktionen ausgeführt und alle anderen nicht berechnet. Die redundanten Rechnerkerne werden abgeschaltet, sofern die verbleibenden aktiven Funktionen keine Redundanz benötigen. Die Berechnungen und die notwendige Kommunikation verlaufen nur noch einkanalig. Sobald die Redundanz wieder benötigt wird, werden die Kerne automatisch gebootet und synchronisiert: die Kommunikation verläuft wieder mehrkanalig. Die Subsysteme und Funktionen, die weiterhin nicht benötigt werden, bleiben weiterhin inaktiv und werden nicht redundant betrieben. In a vehicle's central E / E architecture (electrical / electronic architecture), the components are designed to be able to operate in a duo-duplex or triplex architecture. You can be awakened by a non-redundant wake-up call. In standby only the necessary functions are executed and all others are not calculated. The redundant computer cores are switched off as long as the remaining active functions do not require redundancy. The calculations and the necessary communication are only one-channel. Once the redundancy is needed again, the cores are automatically booted and synchronized: the communication is again multi-channel. The subsystems and functions that are still not needed will remain inactive and will not operate redundantly.
Nicht für jeden Zustand eines Fahrzeugs muss die E-/E-Architektur auch für die sicherheitskritischen Systeme redundant ausgelegt sein. Für bestimmte Zustände, z. B. Parken, kann auf Redundanz verzichtet werden, für andere Zustände wird nur in Teilsystemen Redundanz benötigt. Wenn keine Redundanz benötigt wird, wird der Energiebedarf gesenkt. The E / E architecture does not have to be redundant for the safety-critical systems for every state of a vehicle. For certain states, eg. As parking, redundancy can be dispensed with, for other states redundancy is required only in subsystems. If no redundancy is required, the energy requirement is reduced.
Standby-Modi für zentrale Steuereinheiten, wie redundante Rechenkerne, werden ermöglicht, ohne dass für diesen Modus extra weitere Geräte bzw. Subsysteme verbaut werden müssen. Standby-Zeiten werden erhöht. Der Zeitraum bis zu dem die Batterie wieder geladen werden muss, wird verlängert. Standby modes for central control units, such as redundant cores, are made possible without having to install extra devices or subsystems for this mode. Standby times are increased. The period up to which the battery has to be recharged is extended.
Wenn das System selbständig die Komponenten hochfahren kann, die für Redundanz notwendig sind, kann das Fahrzeug sicherheitskritische Funktionen auch ohne direkte Beaufsichtigung des Benutzers durchführen (z.B. ferngesteuerte Lade- oder Entladevorgänge). If the system can independently start up the components necessary for redundancy, the vehicle can perform safety-critical functions even without direct supervision of the user (e.g., remotely controlled charging or discharging operations).
Eine Ausgestaltung kann auch der Einsatz von n > 2 Duplex-Systemen sein: n-DuplexRechner (mit n mal je 2 Kerne pro DuplexEinheit), wobei n eine natürliche Zahl ist. An embodiment can also be the use of n> 2 duplex systems: n-duplex computers (with
Die
Der zentrale Bordrechner
- – eine erste zentrale Steuereinheit VCC1, und
- – eine zweite zentrale Steuereinheit VCC2.
- A first central control unit VCC1, and
- A second central control unit VCC2.
Zu den weiteren Recheneinheiten gehören:
- – eine erste Lenksteuerungseinheit Sbw1 (Stear by wire),
- – eine zweite Lenksteuerungseinheit Sbw2,
- – eine erste Bremssteuerungseinheit Bbw1 (Break by wire),
- – eine zweite Bremssteuerungseinheit Bbw2, sowie
- – weitere nicht dargestellte Einheiten, die redundant oder einfach ausgeführt sind.
- A first steering control unit Sbw1 (stear by wire),
- A second steering control unit Sbw2,
- A first brake control unit Bbw1 (break by wire),
- - A second brake control unit Bbw2, as well
- - Other unillustrated units that are redundant or simple.
Weiterhin gibt es ein erstes Datenübertragungsnetz DT1 und ein zweites Datenübertragungsnetz DT2, welche den Bordrechner
Die erste zentrale Steuereinheit VCC1 enthält:
- – einen Prozessor Pr1 und einen Prozessor Pr2, bspw. Mikroprozessoren, die Programmbefehle abarbeiten, die in nicht dargestellten Speichereinheiten gespeichert sind,
- – zwei Übertragungseinheiten N1a, N1b, mit deren Hilfe eine Verbindung von und zu den Prozessoren Pr1 und Pr2 zu den Datenübertragungsnetzen DT1, DT2 hergestellt wird.
- A processor Pr1 and a processor Pr2, for example microprocessors, which execute program instructions which are stored in memory units, not shown,
- Two transmission units N1a, N1b, by means of which a connection to and from the processors Pr1 and Pr2 to the data transmission networks DT1, DT2 is established.
Die Übertragungseinheiten N1a, N1b werden bei Verwendung eines Ethernets bspw. durch zwei sogenannte Switche gebildet, was unten an Hand der
Die zweite zentrale Steuereinheit VCC2 enthält:
- – einen Prozessor Pr3 und einen Prozessor Pr4, bspw. Mikroprozessoren, die Programmbefehle abarbeiten, die in nicht dargestellten Speichereinheiten gespeichert sind,
- – zwei Übertragungseinheiten N2a, N2b, mit deren Hilfe eine Verbindung von und zu den Prozessoren Pr3 und Pr4 zu den Datenübertragungsnetzen DT1, DT2 hergestellt wird. Die Übertragungseinheiten N2a, N2b sind bspw. wie die Übertragungseinheit N1a, N1b aufgebaut.
- A processor Pr3 and a processor Pr4, for example microprocessors, which execute program instructions which are stored in memory units, not shown,
- Two transmission units N2a, N2b, by means of which a connection is established from and to the processors Pr3 and Pr4 to the data transmission networks DT1, DT2. The transmission units N2a, N2b are constructed, for example, like the transmission unit N1a, N1b.
Die erste zentrale Steuereinheit VCC1 und die zweite zentrale Steuereinheit VCC2 erbringen bspw. mindestens eine oder alle der folgenden Funktionen redundant:
- – zentrale Funktionen für die Lenkung, wobei bspw. ein einzustellender Lenkwinkel ausgegeben wird,
- – zentrale Funktionen für ein Fahren auf Abstand, wobei bspw. Beschleunigung- oder Abbremsdaten erzeugt werden,
- – zentrale Funktionen für einen automatischen Bremsvorgang, z.B. im Rahmen eines ABS (Anti Blockier System),
- – zentrale Funktionen einer Antischlupfregelung (ASR),
- – zentrale Funktionen eines Stabilisierungsverfahrens ESP (Elektronisches Stabilisierungs-Programm),
- – die Regelung eines Elektromotors, der als Antrieb für ein Elektrofahrzeug verwendet wird,
- – zentrale Teile einer elektronischen Bremskraftverteilung (EBV).
- Central functions for the steering, wherein, for example, a steering angle to be set is output,
- Central functions for driving at a distance, whereby, for example, acceleration or deceleration data are generated,
- - central functions for an automatic braking process, eg as part of an ABS (Anti-Blocking System),
- - central functions of traction control (ASR),
- - central functions of a stabilization procedure ESP (Electronic Stabilization Program),
- The control of an electric motor used as a drive for an electric vehicle,
- - Central parts of an electronic brake force distribution (EBV).
Die erste Lenksteuerungseinheit Sbw1 enthält:
- – einen Prozessor Pr5 und einen Prozessor Pr6, bspw. Mikroprozessoren, die Programmbefehle abarbeiten, die in nicht dargestellten Speichereinheiten gespeichert sind,
- – zwei Übertragungseinheiten N3a, N3b, mit deren Hilfe eine Verbindung von und zu den Prozessoren Pr5 und Pr6 zu den Datenübertragungsnetzen DT1, DT2 hergestellt wird.
- A processor Pr5 and a processor Pr6, for example microprocessors, which execute program instructions which are stored in storage units, not shown,
- Two transmission units N3a, N3b, by means of which a connection is established from and to the processors Pr5 and Pr6 to the data transmission networks DT1, DT2.
Die zweite Lenksteuerungseinheit Sbw2 enthält:
- – einen ersten Prozessor Pr7 und einen zweiten Prozessor Pr8, bspw. Mikroprozessoren, die Programmbefehle abarbeiten, die in nicht dargestellten Speichereinheiten gespeichert sind,
- – zwei Übertragungseinheiten N4a, N4b, mit deren Hilfe eine Verbindung von und zu den Prozessoren Pr7 und Pr8 zu den Datenübertragungsnetzen DT1, DT2 hergestellt wird.
- A first processor Pr7 and a second processor Pr8, for example microprocessors, which execute program instructions which are stored in memory units, not shown,
- Two transmission units N4a, N4b, by means of which a connection to and from the processors Pr7 and Pr8 to the data transmission networks DT1, DT2 is established.
Die erste Lenksteuerungseinheit Sbw1 und die zweite Lenksteuerungseinheit Sbw2 erbringen die folgenden Funktionen redundant:
- – Umsetzung von empfangenen Daten für einen Lenkwinkel in eine Lenkbewegung des Fahrzeugs.
- - Implementation of received data for a steering angle in a steering movement of the vehicle.
Die erste Bremssteuerungseinheit Bbw1 enthält:
- – zwei nicht dargestellte Prozessoren, insbesondere Mikroprozessoren,
- – zwei nicht dargestellte Übertragungseinheiten zur Kopplung der Prozessoren der erste Bremsansteuerungseinheit Bbw1 an die Datenübertragungsnetze DT1, DT2.
- Two processors, not shown, in particular microprocessors,
- - Two transmission units, not shown, for coupling the processors of the first brake drive unit Bbw1 to the data transmission networks DT1, DT2.
Die zweite Bremssteuerungseinheit Bbw2 enthält:
- – zwei nicht dargestellte Prozessoren, insbesondere Mikroprozessoren,
- – zwei nicht dargestellte Übertragungseinheiten zur Kopplung der Prozessoren der zweiten Bremsansteuerungseinheit Bbw2 an die Datenübertragungsnetze DT1, DT2.
- Two processors, not shown, in particular microprocessors,
- - Two transmission units, not shown, for coupling the processors of the second brake drive unit Bbw2 to the data transmission networks DT1, DT2.
Die erste Bremssteuerungseinheit Bbw1 und die zweite Bremssteuerungseinheit Bbw2 erbringen die folgenden Funktionen redundant:
- – Betätigen einer Bremse abhängig von zentralen Vorgaben der Steuereinheiten VCC1 bzw. VCC2 bei Ausfall von VCC1,
- – dezentrale Funktionen im Rahmen eines ABS Bremsvorgangs, und
- – dezentrale Funktionen im Rahmen eines ESP Vorgangs.
- - Actuation of a brake depending on central specifications of the control units VCC1 or VCC2 in the event of failure of VCC1,
- - decentralized functions as part of an ABS braking process, and
- - decentralized functions as part of an ESP process.
Die Datenübertragungsnetze DT1, DT2 ermöglichen eine redundante Übertragung von Daten zwischen den in der
Die
Ein Betriebszustand Z1 betrifft das Fahren des Fahrzeugs, z.B. mit mittlerer Geschwindigkeit (z.B. im Bereich von 30 km/h bis 60 Km/h). Ein Betriebszustand Z2 betrifft das Halten des Fahrzeugs, z.B. an einer Ampel. Der Betriebszustand Z2 folgt dem Betriebszustand Z1. Schaltet die Ampel auf Grün um, so folgt dem Betriebszustand Z2 ein Betriebszustand Z3 in dem das Fahrzeug wieder mit mittlerer Geschwindigkeit fährt. An operating condition Z1 relates to the driving of the vehicle, e.g. at medium speed (e.g., in the range of 30 km / h to 60 km / h). An operating condition Z2 relates to the holding of the vehicle, e.g. at a traffic light. The operating state Z2 follows the operating state Z1. If the traffic light switches to green, the operating state Z2 is followed by an operating state Z3 in which the vehicle travels again at medium speed.
Im Betriebszustand Z1 liegen die folgenden Schaltzustände vor:
- – erste zentrale Steuereinheit VCC1: Prozessor Pr1 eingeschaltet, kurz ein, Prozessor Pr2 ein,
- – zweite zentrale Steuereinheit VCC2: Prozessor Pr3 ein, Prozessor Pr4 ein,
- – erste Lenksteuereinheit Sbw1: Prozessor Pr5 ein, Prozessor Pr6 ein, und
- – zweite Lenksteuereinheit Sbw2: Prozessor Pr7 ein, Prozessor Pr8 ein.
- First central control unit VCC1: processor Pr1 switched on, briefly on, processor Pr2 on,
- Second central control unit VCC2: processor Pr3 on, processor Pr4 on,
- First steering control unit Sbw1: processor Pr5 on, processor Pr6 on, and
- Second steering control unit Sbw2: processor Pr7 on, processor Pr8 on.
Im Betriebszustand Z2 liegen die folgenden Schaltzustände vor:
- – erste zentrale Steuereinheit VCC1: Prozessor Pr1 eingeschaltet, kurz ein, Prozessor Pr2 ein,
- – zweite zentrale Steuereinheit VCC2: Prozessor Pr3 ausgeschaltet, kurz aus, Prozessor Pr4 aus,
- – erste Lenksteuereinheit Sbw1: Prozessor Pr5 ein, Prozessor Pr6 ein, und
- – zweite Lenksteuereinheit Sbw2: Prozessor Pr7 aus, Prozessor Pr8 aus.
- First central control unit VCC1: processor Pr1 switched on, briefly on, processor Pr2 on,
- Second central control unit VCC2: processor Pr3 switched off, short off, processor Pr4 off,
- First steering control unit Sbw1: processor Pr5 on, processor Pr6 on, and
- Second steering control unit Sbw2: processor Pr7 off, processor Pr8 off.
Im Betriebszustand Z3 liegen wieder die im Betriebszustand Z1 genannten Schaltzustände vor. In operating state Z3, the switching states mentioned in operating state Z1 are present again.
Somit wird im Betriebszustand Z2 die Redundanz vermindert, um in einem für die Sicherheit von Personen unkritischen Zustand Energie effizient einzusetzen. Mindestens ein System bleibt jedoch aktiviert, hier die erste zentrale Steuereinheit VCC1 bzw. die erste Lenksteuereinheit Sbw1. Thus, in the operating state Z2, the redundancy is reduced to use energy efficiently in a non-critical for the safety of people state. However, at least one system remains activated, here the first central control unit VCC1 or the first steering control unit Sbw1.
Die zentralen Steuereinheiten VCC1 und VCC2, die Lenksteuereinheiten Sbw1 und Sbw2 sowie die Bremssteuereinheiten Bbw1 und Bbw2 können alternativ auch als Gesamteinheit bezüglich des Ein- und Ausschaltens angesteuert werden im Gegensatz zu einem prozessorbezogenen Ein- und Ausschalten. Das Ein- und Ausschalten erfolgt bspw. durch Ein- oder Ausschalten von Stromversorgungseinheiten oder durch Trennen von Stromversorgungseinheiten bzw. durch Verbinden mit Stromversorgungseinheiten. The central control units VCC1 and VCC2, the steering control units Sbw1 and Sbw2, as well as the brake control units Bbw1 and Bbw2 may alternatively also be driven as a whole with respect to on and off as opposed to processor related on and off. The switching on and off takes place, for example, by switching on or off power supply units or by disconnecting power supply units or by connecting to power supply units.
Die
Die in der
Das Verfahren beginnt in einem Verfahrensschritt
In einem dem Schritt
Nach dem Schritt
Ist das Fahrzeug dagegen nicht im Betriebszustand Z2, d.h. Halten, so folgt dem Schritt
In einem dem Schritt
Ist das Fahrzeug dagegen nicht im Betriebszustand Z1, bzw. Z3, d.h. Fahren, so folgt dem Schritt
Bei einer zweiten Variante wird das in
Das Verfahren beginnt wieder in einem Verfahrensschritt
In einem dem Schritt
Nach dem Schritt
Ist das Fahrzeug dagegen nicht im Betriebszustand
In einem dem Schritt
Ist das Fahrzeug dagegen nicht im Betriebszustand Z1, bzw. Z3, d.h. Fahren, so folgt dem Schritt
In einem optionalen zusätzlichen Verfahrensschritt, der bspw. zwischen den Verfahrensschritten
Das in der
Die
- –
Spalte 1, d.h. erste Prozesstabelle, dem Prozessor Pr1, - –
Spalte 2, d.h. zweite Prozesstabelle, dem Prozessor Pr2, - – Spalte 3, d.h. dritte Prozesstabelle, dem Prozessor Pr3, und
- – Spalte 4, d.h. vierte Prozesstabelle, dem Prozessor Pr4,
-
Column 1, ie first process table, the processor Pr1, -
Column 2, ie second process table, the processor Pr2, - - Column 3, ie third process table, the processor Pr3, and
- Column 4, ie fourth process table, the processor Pr4,
In den vier Prozesstabellen betreffen die folgenden Zeilen jeweils:
- – erste Zeile: eine Funktion F1, die im Beispiel das Lenken betrifft,
- – zweite Zeile: eine Funktion F2, die im Beispiel das Halten einer vorgegebenen Geschwindigkeit betrifft (ACC – Automatic Cruising Control),
- – dritte Zeile: eine Funktion F3, die im Beispiel das Laden eines Akkumulators betrifft, umgangssprachlich auch Akku oder Batterie genannt,
- – vierte Zeile: eine Funktion F4, die im Beispiel das elektronische Stabilisieren ESP des Fahrzeugs betrifft,
- – fünfte Zeile: eine Funktion F5, die im Beispiel die Motorsteuerung betrifft, insbesondere die Reglung eines Elektromotors, und
- – sechste Zeile: eine Funktion F6, die im Beispiel eine Verbindung zu einem Mobilfunknetz betrifft, hier zum UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) oder alternativ zu einem LTE Netz (Long Term Evolution).
- First line: a function F1, which in the example concerns the steering,
- Second line: a function F2, which in the example concerns the holding of a given speed (ACC - Automatic Cruising Control),
- Third line: a function F3, which in the example relates to the charging of a rechargeable battery, colloquially also called rechargeable battery or battery,
- Fourth line: a function F4, which in the example concerns the electronic stabilization ESP of the vehicle,
- Fifth line: a function F5, which in the example concerns the engine control, in particular the control of an electric motor, and
- - sixth line: a function F6, which in the example relates to a connection to a mobile network, here to UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) or alternatively to a LTE network (Long Term Evolution).
Die in
Ein Vermerk
Die in
Mit dem an Hand der
In einem bereits energieoptimierten Zustand Z4 "Fahren" gilt Folgendes:
- – Vermerke für die Funktion F1 "Lenken" sind in allen Prozesstabellen eingetragen,
- – Vermerke für die Funktion F2 "ACC" (Automatic Cruising Control) sind in allen Prozesstabellen eingetragen, wenn diese Funktion aktiv ist. Alternativ sind nur Vermerke für die Prozessoren Pr1 und P2 eingetragen, wenn die Funktion "ACC" nicht genutzt wird.
- – Die Vermerke für die Funktion F3 sind alle entfernt, weil das Fahrzeug bspw. beschleunigt.
- – Vermerke für die Funktion F4 "ESP" sind in allen vier Prozesstabellen eingetragen. Alternativ kann in unkritischen Fahrsituation ein Vermerk für Prozessor Pr1 und ein Vermerk für Prozessor Pr2 ausreichen.
- – Für die Motorsteuerung/-regelung sind zwei Vermerke in den Spalten für Prozessor Pr1 und für Prozessor Pr2 vorhanden.
- – Ein Vermerk ist für die Funktion F6 (UMTS) in der ersten Spalte vorhanden, d.h. in der Spalte für Prozessor Pr1.
- - Notes for function F1 "Steering" are entered in all process tables,
- - Notes for function F2 "ACC" (Automatic Cruising Control) are entered in all process tables if this function is active. Alternatively, only notes for the processors Pr1 and P2 are entered if the function "ACC" is not used.
- - The notes for the function F3 are all removed because the vehicle, for example, accelerates.
- - Notes for function F4 "ESP" are entered in all four process tables. Alternatively, in uncritical driving situation, a note for processor Pr1 and a note for processor Pr2 suffice.
- For the motor control there are two notices in the columns for processor Pr1 and for processor Pr2.
- A note is present for the function F6 (UMTS) in the first column, ie in the column for processor Pr1.
In einem Betriebszustand Z5 hält das Fahrzeug, bspw. an einer Ampel. Deshalb werden von der zweiten zentralen Steuereinheit VCC2 die Vermerke
Im Betriebszustand Z5 können die Vermerke für die Funktion F2 "ACC" in den Spalten für die Prozessoren Pr3 und Pr4 entfernt werden. In den ersten beiden Spalten, d.h. in den Spalten für die Prozessoren Pr1 und Pr2, bleiben die Vermerke für die Funktion F2 "ACC", dagegen stehen. Die Funktionen F4 und F5 werden jeweils vom Prozessor Pr1 bzw. Pr2 erbracht. Die Funktion F6 wird vom Prozessor Pr1 erbracht. In operating state Z5, the notes for the function F2 "ACC" in the columns for the processors Pr3 and Pr4 can be removed. In the first two columns, i. in the columns for the processors Pr1 and Pr2, the notes for the function F2 remain "ACC", however. The functions F4 and F5 are provided by the processor Pr1 and Pr2, respectively. The function F6 is provided by the processor Pr1.
In einem Betriebszustand Z6 steht das Fahrzeug und wird bspw. über eine Steckdose aufgeladen. Es sind nur noch die zwei Vermerke in der dritten Zeile vorhanden, d.h. für das Laden. Alle anderen Vermerke sind gelöscht. Somit können die Prozessoren Pr3 und Pr4 abgeschaltet werden und die Prozessoren Pr1 und Pr2 benötigen nur eine kleine Rechenleistung. In an operating condition Z6 the vehicle is parked and, for example, charged via a socket. There are only two notes left in the third line, ie for loading. All other notes are deleted. Thus, the processors Pr3 and Pr4 can be turned off and the processors Pr1 and Pr2 require only a small amount of computing power.
Die
Die in der
Das Verfahren beginnt in einem Verfahrensschritt
Nach dem Schritt
Ist das Fahrzeug dagegen nicht im Betriebszustand Z5, d.h. Halten, so folgt dem Schritt
In einem dem Schritt
Ist das Fahrzeug dagegen nicht im Betriebszustand Z4, d.h. Fahren, so folgt dem Schritt
Bei einer zweiten Variante wird das in
Das Verfahren beginnt wieder in einem Verfahrensschritt
Nach dem Schritt
Ist das Fahrzeug dagegen nicht im Betriebszustand Z5, d.h. Halten, so folgt dem Schritt
In einem dem Schritt
Ist das Fahrzeug dagegen nicht im Betriebszustand Z4, d.h. Fahren, so folgt dem Schritt
In einem optionalen zusätzlichen Verfahrensschritt, der bspw. zwischen den Verfahrensschritten
Das in der
Die
Die zentrale Steuereinheit
- – einen ersten Switch SW1, der gemäß Ethernetprotokoll arbeitet, und
- – einen zweiten Switch SW2, der gemäß Ethernetprotokoll arbeitet.
- A first switch SW1 operating in accordance with Ethernet protocol, and
- A second switch SW2 operating according to Ethernet protocol.
Der Switch SW1 hat Verbindungen zu:
- – dem Prozessor Pr1,
- – dem Switch SW2, und
- –
einem Netzabschnitt 302 .
- The processor Pr1,
- - the switch SW2, and
- - a
network section 302 ,
Der Switch SW2 hat Verbindungen zu:
- – dem Prozessor Pr2,
- – dem Switch SW1, und
- –
einem Netzabschnitt 304 .
- The processor Pr2,
- - the switch SW1, and
- - a
network section 304 ,
Es sind bspw. zwei Netzebenen des Ethernets definiert. Bezüglich des Netzabschnitts
Somit empfängt (R – receive) die Steuereinheit
In höheren Protokollebenen wird im Ausführungsbeispiel TCT/IP verwendet. Es lassen sich jedoch auch andere Netzwerkprotokolle an Stelle von Ethernet bzw. TCP/IP verwenden. In higher protocol levels TCT / IP is used in the embodiment. However, other network protocols can be used instead of Ethernet or TCP / IP.
Die Datenverarbeitungseinheit VCC2 ist beim Ausführungsbeispiel der
- –
Steuereinheit 300 bzw. VCC1, - –
Netzabschnitt 302 , - – fünfter Ethernet Switch SW5,
- – Netzabschnitt
304b , - – Steuereinheit VCC2,
- – Netzabschnitt
302b , - – sechster Ethernet Switch SW6,
- –
Netzabschnitt 304 .
- -
Control unit 300 or VCC1, - -
Network section 302 . - - fifth Ethernet switch SW5,
- - Network section
304b . - - control unit VCC2,
- - Network section
302b . - Sixth Ethernet switch SW6,
- -
Network section 304 ,
In dieser Ringtopologie sind dann zwei Übertragungsrichtungen für Nachrichten möglich. Eine Richtung in der Ebene 1 des Netzes und die entgegengesetzte Richtung in der Ebene 2 des Netzes. Somit besteht eine erste Redundanz. Ist ein Segment des Ringes nicht verfügbar, so lassen sich alle Einheiten über zumindest eine der Übertragungsrichtungen erreichen, was weitere Redundanz bedeutet. In this ring topology, two transmission directions for messages are then possible. One direction in
An die Switche SW5 und SW6 lässt sich dann mindestens ein weiterer Ethernetring anschließen, in dem dann auf gleiche Weise die Lenksteuereinheiten Sbw1, Sbw2, die Bremssteuereinheiten Bbw1 und Bbw2 sowie ggf. weitere Einheiten angeschlossen sind. At least one further Ethernet ring can then be connected to the switches SW5 and SW6, in which case the steering control units Sbw1, Sbw2, the brake control units Bbw1 and Bbw2 and optionally further units are then connected in the same way.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend. Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Handelns sind möglich. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. The embodiments are not to scale and are not restrictive. Modifications in the context of expert action are possible. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.) 802.3 [0031] IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.) 802.3 [0031]
Claims (15)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012201185A DE102012201185A1 (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Method for operating at least two data processing units with high availability, in particular in a vehicle, and device for operating a machine |
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